EP4017787A1 - Dach für ein kraftfahrzeug, umfassend ein sensormodul - Google Patents

Dach für ein kraftfahrzeug, umfassend ein sensormodul

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Publication number
EP4017787A1
EP4017787A1 EP20764302.4A EP20764302A EP4017787A1 EP 4017787 A1 EP4017787 A1 EP 4017787A1 EP 20764302 A EP20764302 A EP 20764302A EP 4017787 A1 EP4017787 A1 EP 4017787A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
roof
sensor module
sensor
vehicle
environment
Prior art date
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Pending
Application number
EP20764302.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Huelsen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Webasto SE
Original Assignee
Webasto SE
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R11/00—Arrangements for holding or mounting articles, not otherwise provided for
    • B60R11/04—Mounting of cameras operative during drive; Arrangement of controls thereof relative to the vehicle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00—Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B62D25/06—Fixed roofs
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/93—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S13/931—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G—PHYSICS
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    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/93—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S17/931—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
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    • G01S13/93—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S13/931—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G01S2013/9327—Sensor installation details

Definitions

  • Roof for a motor vehicle comprising a sensor module
  • the invention relates to a roof for a motor vehicle, in particular for a passenger car, comprising the features of the preamble of patent claim 1.
  • Such a roof is known from practice and can in particular be part of an autonomously or partially autonomously driving motor vehicle.
  • Such motor vehicles are becoming more widespread.
  • a vehicle control system In order for autonomous or semi-autonomous driving to meet high safety requirements, a vehicle control system must be connected to a large number of environment sensors, by means of which the vehicle environment can be recorded so that the traffic situation can be determined and analyzed based on the respective measurement result.
  • sensor modules with environment sensors for monitoring and recording the vehicle environment are also attached to the vehicle roof, since the vehicle roof is generally the highest elevation of a vehicle from which the vehicle environment can be clearly seen.
  • sensor modules which can include LiDAR sensors, radar sensors, optical sensors such as cameras or the like as environment sensors, have housings which are made of metal in a dimensionally stable manner and are heavy. This requires additional measures on the roof concerned so that the existing safety requirements can be met. Additional struts and additional sheets have to be integrated in order to ensure adequate crash safety and to pass the roof indentation tests specified for this. In a roof crush test, the raised contact points formed by the sensor modules must absorb forces and dissipate them via the vehicle structure, since otherwise there would be the risk that the sensor modules would be pressed into the vehicle interior and endanger vehicle occupants. The measures used to date on the vehicle body to prevent this make the roof as a whole heavy and expensive.
  • the invention is based on the object of creating a roof of the type mentioned in the introduction, which is provided with at least one sensor module comprising an environment sensor and does not require complex reinforcement measures to ensure occupant safety.
  • the at least one sensor module is arranged on the support structure in such a way that its upper or upper boundary surface or even a roof skin section located above the sensor module protrudes only slightly beyond a roof line that, in a comparable roof without a sensor module would be given.
  • Special reinforcement measures in the area of the support structure and in the area of the sensor modules can thus at least largely be dispensed with. As a result, the integration of the sensor module into the roof does not result in any weight-intensive and cost-intensive additional measures.
  • the reference roof impression plane defined here is a virtual plane that lies tangentially on a roof side rail and, in accordance with legal requirements, is inclined by a first angle in the transverse direction of the roof and by a second angle in the longitudinal direction of the roof.
  • the first angle is preferably between 20 ° and 30 °, in particular around 25 °.
  • the second angle is preferably between 2 ° and 10 °, in particular around 5 °.
  • each of the corner areas that is, one in each of the two the front corner areas of the roof and one in each of the two rear corner areas of the roof.
  • a large-area stamp is brought closer to the roof, plane-parallel to the reference roof impression plane.
  • the first contact between the punch face and the sensor module or a roof skin section above the sensor module, which is to be assigned to the sensor module takes place shortly before reaching, ideally only after the punch has reached the reference roof impression plane.
  • the first contact defines a first contact plane, which is also aligned parallel to the reference roof impression plane.
  • the environment sensor of the roof according to the invention can be designed in many ways and in particular comprise a LiDAR sensor, a radar sensor, an optical sensor, such as a camera, and / or the like.
  • roof according to the invention which can be designed as an integrated compact roof module that can be placed as a unit on a vehicle body shell
  • sensor modules and components are used in particular that have a low overall height and / or the sensor modules and components are connected and integrated in such a way that so that they do not or only partially protrude over the roof impression level.
  • the sensor module is connected to or integrated into the support structure, which can be formed by a frame or bow of the roof designed as a roof module itself or also by the vehicle shell.
  • the sensor module is attached to the support structure in the lowered position, wherein the support structure can then have a lowered mounting base for the sensor module.
  • Holders and other components of the sensor module or of other vehicle elements that are required to implement autonomous driving can also be integrated into the roof.
  • the sensor module itself can be provided with a cover or a cap for protection, which can be part of the roof skin and can define the first contact plane.
  • the sensor module is covered by the roof skin, which then forms a protection for the sensor module.
  • the roof skin can be made in one piece or in several parts.
  • the upper boundary surface of the sensor module is preferably at a right angle to the reference roof impression plane at a maximum of approximately 12.5 cm, that is to say approximately 5 inches.
  • the first contact plane and the reference roof impression plane therefore preferably have a maximum distance of 12.5 cm.
  • the sensor module which forms a roof structure in the broadest sense, thus projects only slightly beyond a basic roof line, which represents a virtual line that would form the roof line of a roof without a sensor module.
  • the sensor module is, in particular, an integrated part of the roof according to the invention and is covered by the roof skin, which is, for example, one-piece or multi-part. So that the environment sensor can detect the vehicle environment or the vehicle environment, the roof skin is expediently designed with a viewing window for the environment sensor that is transparent at least for the wavelengths used by the environment sensor, for example for a wavelength range between 200 nm and 2000 nm and also for radar radiation .
  • the material of the roof skin can also be selected such that it is permeable to the required wavelength ranges, so that a separate viewing window or a separate viewing window area can be dispensed with.
  • the roof according to the invention can be a pure fixed roof or also be provided with a roof opening system which comprises a cover element by means of which a roof opening can be opened or closed as desired.
  • the roof according to the invention is a roof of a passenger car.
  • the invention also relates to a motor vehicle with a roof of the type described above.
  • FIG. 1 is a front view of a vehicle with a roof according to the invention
  • Figure 2 is a side view of the vehicle
  • FIG. 3 shows a section through the roof of the vehicle in the area of a roof side rail
  • FIG. 4 shows a section through the roof in the area of a front cowl
  • FIG. 5 is a perspective view of a front left roof section of an alternative embodiment of a vehicle roof according to the invention.
  • FIG. 6 shows a section through the vehicle roof according to FIG. 5 in the area of a sensor module
  • FIG. 7 shows a perspective sectioned view of a further embodiment of a vehicle roof according to the invention in the area of a sensor module.
  • FIG. 8 shows a section through the vehicle roof in the area of the sensor module.
  • a motor vehicle 10 designed as a passenger vehicle which has a vehicle body 12 which is a bodyshell structure and on which a vehicle roof 14 is arranged.
  • the vehicle roof 14 comprises a roof module 16 which is designed as a so-called roof sensor module (RSM) and is thus provided with a sensor system which enables the motor vehicle 10 to be driven autonomously.
  • RSM roof sensor module
  • the roof module 16 which can be seen in FIGS. 3 and 4 in particular, comprises a carrier structure 18 forming a carrier frame and a roof skin 20, optionally partially transparent, forming a fixed roof element, which forms an outer roof skin. Furthermore, the roof module 16 is provided with four sensor modules 22, each of which includes an environment sensor 24, by means of which the vehicle environment can be recorded in order to implement the autonomous driving of the motor vehicle 10. By evaluating the measurement signals of the environment sensors 24 by means of a control device of the motor vehicle 10, a respective traffic situation can thus be determined, so that the motor vehicle 10 can autonomously adapt to the traffic situation and behave accordingly.
  • the sensor modules 22 are each arranged in a corner area of the roof module 16 and are an integral part of the same. In addition, the sensor modules 22 are each covered by the roof skin 20.
  • the surroundings sensors 24 of the sensor modules 22 can each be designed in a variety of ways and, for example, a LiDAR sensor, a radar sensor, a camera (mono / multi / multi-focal and / or stereo camera) and / or another suitable sensor.
  • the sensor modules 22 are arranged on the support structure 18, that is to say on the roof frame, and can each monitor a defined area of the vehicle environment via a window cutout 25 of the roof skin 20 that is transparent for the wavelengths used by the environment sensors.
  • the roof skin 20 forms an elevation in each case, which is determined in each case by the overall height of the sensor modules 22.
  • the overall height of the sensor modules 22 is selected in such a way that an upper boundary surface 26 is at least largely below a reference roof impression plane 28.
  • the reference roof impression plane 28 is a virtual plane which rests tangentially on a roof side member 32 assigned to the relevant sensor module 22 and is inclined relative to a horizontal plane in the transverse direction of the roof by an angle ⁇ of 25 ° and in the longitudinal direction of the roof by an angle ⁇ of approximately 5 °.
  • the overall height of the sensor modules 22 is also selected such that their upper boundary surfaces 26 are at a maximum of approximately 12.5 cm at right angles to the reference roof impression plane.
  • the upper boundary surfaces 26 of the sensor modules 22 are therefore only slightly above a base roof line A.
  • the base roof line A is a Line that corresponds to a roof line of a vehicle roof without sensor modules, in which no sensor module-related elevations of the roof skin would be formed.
  • a vehicle roof 14 ' is shown, which is arranged on a vehicle body and comprises a roof module 16 which is designed as a so-called Roof Sensor Module (RSM) and thus has a sensor system that enables the vehicle 10 to drive autonomously enables.
  • RSM Roof Sensor Module
  • the vehicle roof 14 ′ includes four sensor modules 22, which are arranged in the corner areas of the roof module 16 and each include an environment sensor 24, by means of which the vehicle environment can be detected in order to realize the autonomous driving of the motor vehicle .
  • the sensor modules 22, which are an integral part of the roof module 16, are each arranged behind a step 40 of the roof skin 20 and covered by the roof skin 20.
  • the step 40 which represents an elevation, is due to the overall height of the sensor modules 22.
  • the environment sensors 24 of the sensor modules 22 can be designed in a variety of ways and include, for example, a LiDAR sensor, a radar sensor, a camera and / or some other suitable sensor.
  • the sensor modules 22 are each arranged on a carrier structure (not shown in detail) which is formed by a roof frame which is part of the roof module 16.
  • the overall height of the sensor modules 22 and the resulting step 40 of the roof skin 20 are selected so that an upper boundary surface 26 of the relevant sensor module 22 and also the roof skin 20 lie below a reference roof impression plane 28, which is a virtual plane that is on one of the relevant sensor module 22 associated roof side member 32 rests tangentially and is inclined relative to a horizontal plane in the roof transverse direction by an angle of 25 ° and in the roof longitudinal direction by an angle of 5 °.
  • the roof skin 20 has an initial contact point 44 which is formed in the area of the sensor module 22 on the step and at right angles to the reference roof impression plane 28 has a distance d of 16 mm.
  • the first contact point 44 defines a roof skin first contact plane which is oriented parallel to the reference roof impression plane 28 and lies below the reference roof impression plane 28.
  • the actual first contact plane in which a test stamp, which is approached parallel to the reference roof impression plane 28, makes contact with the relevant vehicle during a crash test, coincides with the reference roof impression plane 28.
  • a vehicle roof 14 ′′ is shown, which also includes a roof module 16, which is designed as a Roof Sensor Module (RSM).
  • RSM Roof Sensor Module
  • the vehicle roof 14 ′′ also has a sensor module 22 in its corner areas with at least one environment sensor 24 for detecting the vehicle environment.
  • a roof skin 20 forms a hump 42 which covers the sensor module 22.
  • the hump 42 of the roof skin 20 forms an upper housing section of the sensor module 22 and is therefore part of the sensor module 22, which is arranged on a support structure 18 which is part of the roof module 16.
  • the hump 42 of the roof skin 20 forms an initial contact point 44 which defines an initial contact plane E, which is parallel to a reference roof impression plane 28, which rests tangentially on a roof side spar 32 and at an angle of 25 ° and inclined in the longitudinal direction of the roof by an angle of 5 °.
  • the first contact plane E has a distance of 38 mm from the reference roof impression plane 28.

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Abstract

Es wird ein Dach für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, insbesondere für einen Personenkraftwagen, umfassend eine Trägerstruktur (18), eine Dachhaut (20), die die Träger Struktur (18) zumindest bereichsweise überdeckt, Dachseitenholme (32), die Bestandteil einer Fahrzeugkarosserie (12) sind, sowie mindestens ein Sensormodul (22) mit einem Umfeldsensor (24) zur Erfassung eines Fahrzeugumfelds. Das Sensormodul (22) ist auf der Träger Struktur (18) angeordnet und liegt großteilig unterhalb einer Referenz-Dacheindrückebene (28), die an einem der Dachseitenholme (32) tangential anliegt und gegenüber einer horizontalen Ebene in Dachquerrichtung um einen ersten Winkel (α) und in Dachlängsrichtung um einen zweiten Winkel (β) geneigt ist.

Description

Dach für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Sensormodul
Die Erfindung betrifft ein Dach ftir ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Personenkraftwagen, umfassend die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
Ein derartiges Dach ist aus der Praxis bekannt und kann insbesondere Bestandteil eines autonom bzw. teilautonom fahrenden Kraftfahrzeuges sein. Derartige Kraftfahrzeuge finden immer weitere Verbreitung. Damit das autonome bzw. teilautonome Fahren hohen Sicherheitsansprüchen genügt, muss eine Fahrzeugsteuerung mit einer Vielzahl von Umfeldsensoren verbunden sein, mittels derer eine Fahrzeugumgebung erfassbar ist, so dass auf Basis des jeweiligen Messergebnisses die Verkehrssituation ermittelt und analysiert werden kann. Bei bekannten Kraftfahrzeugen sind Sensormodule mit Umfeldsensoren zur Überwachung und Erfassung der Fahrzeugumgebung auch am Fahrzeugdach befestigt, da das Fahrzeugdach in der Regel die höchste Erhebung eines Fahrzeugs ist, von der aus das Fahrzeugumfeld gut einsehbar ist.
Derzeit bekannte Sensormodule, die als Umfeldsensoren LiDAR-Sensoren, Radar- Sensoren, optische Sensoren, wie Kameras oder dergleichen, umfassen können, haben Gehäuse, die formstabil aus Metall gefertigt sind und ein hohes Gewicht aufweisen. Dies erfordert zusätzliche Maßnahmen an dem betreffenden Dach, damit die bestehenden Sicherheitsanforderungen erfüllt werden können. So müssen Zusatzverstrebungen und Zusatzbleche integriert werden, um eine hinreichende Crashsicherheit zu gewährleisten und die hierfür vorgegebenen Dacheindrücktests zu bestehen. Bei einem Dach- eindrücktest müssen die von den Sensormodulen gebildeten, hochstehenden Kontaktpunkte Kräfte aufnehmen und über die Fahrzeugstruktur ableiten, da ansonsten das Risiko bestünde, dass die Sensormodule in den Fahrzeuginnenraum gedrückt werden und Fahrzeuginsassen gefährden. Die bisher eingesetzten Maßnahmen am Fahrzeugaufbau, die dies verhindern sollen, machen das Dach als Ganzes aber schwer und teuer.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Dach der einleitend genannten Gattung zu schaffen, das mit mindestens einem einen Umfeldsensor umfassenden Sensormodul versehen ist und ohne aufwändige Verstärkungsmaßnahmen zur Gewährleistung der Insassensicherheit auskommt.
Diese Aufgabe ist erfmdungsgemäß durch das Dach mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Bei dem Dach nach der Erfindung ist das mindestens eine Sensormodul derartig an der Trägerstruktur angeordnet, dass es mit seiner oberen bzw. oben liegenden Begrenzungsfläche oder sogar ein über dem Sensormodul liegender Dachhautabschnitt allenfalls nur geringfügig über eine Dachlinie hinausragt, die bei einem vergleichbaren Dach ohne Sensormodul gegeben wäre. Damit wird erreicht, dass in einer Unfallsituation, in der sich das betreffende Fahrzeug überschlägt, gegebenenfalls auftretende Kräfte nicht von dem Sensormodul aufgenommen und abgeleitet werden müssen. Vielmehr können diese Kräfte in üblicher Weise von den Dachseitenholmen bzw. der Dachbasisstruktur aufgenommen und in die Fahrzeugkarosserie abgeleitet werden. Auf spezielle Verstärkungsmaßnahmen im Bereich der Trägerstruktur und im Bereich der Sensormodule kann damit zumindest weitgehend verzichtet werden. Folglich hat die Integration des Sensormoduls in das Dach keine gewichts- und kostenintensiven Zusatzmaßnahmen zur Folge.
Die vorliegend definierte Referenz-Dacheindrückebene ist eine virtuelle Ebene, die an einem Dachseitenholm tangential anliegt und den gesetzlichen Vorgaben entsprechend gegenüber einer horizontalen Ebene in Dachquerrichtung um einen ersten Winkel und in Dachlängsrichtung um einen zweiten Winkel geneigt ist.
Der erste Winkel liegt vorzugweise zwischen 20° und 30°, insbesondere bei etwa 25°. Der zweite Winkel liegt vorzugsweise zwischen 2° und 10°, insbesondere bei etwa 5°.
Bei einem Kraftfahrzeug sind vier der oben genannten Referenz-Dacheindrückebenen gegeben, und zwar jeweils in den Eckbereichen, das heißt jeweils eine in den beiden bugseitigen Eckbereichen des Daches und jeweils eine in den beiden heckseitigen Eckbereichen des Daches.
Bei einem Test der Crashsicherheit wird ein großflächiger Stempel planparallel zu der Referenz-Dacheindrückebene an das Dach angenähert. Bei dem Dach nach der Erfindung erfolgt der Erstkontakt zwischen der Stempelstimfläche und dem Sensormodul bzw. einem Dachhautabschnitt oberhalb des Sensormoduls, der dem Sensormodul zuzurechnen ist, allenfalls kurz vor Erreichen, idealerweise erst nach Erreichen der Referenz-Dacheindrückebene durch den Stempel. Der Erstkontakt definiert eine Erstkontaktebene, die ebenfalls parallel zu der Referenz-Dacheindrückebene ausgerichtet ist.
Der Umfeldsensor des Daches nach der Erfindung kann in vielfältiger Weise ausgebildet sein und insbesondere einen LiDAR-Sensor, einen Radar-Sensor, einen optischen Sensor, wie eine Kamera, und/oder dergleichen umfassen.
Für das Dach nach der Erfindung, das als integriertes kompaktes Dachmodul ausgebildet sein kann, das als Einheit auf einen Fahrzeugrohbau aufsetzbar ist, werden also insbesondere Sensormodule und Komponenten eingesetzt, die eine geringe Bauhöhe haben und/oder die Sensormodule und Komponente so angebunden und integriert, so dass sie nicht oder nur bereichsweise über die Dacheindrückebene herausragen.
Das Sensormodul ist an die Trägerstruktur angebunden bzw. in diese integriert, welche von einem Rahmen oder Spriegel des als Dachmodul ausgebildeten Daches selbst oder auch vom Fahrzeugrohbau gebildet sein kann.
Bei einer speziellen Ausführungsform des Daches nach der Erfindung ist das Sensormodul in abgesenkter Stellung an der Träger Struktur angebracht, wobei die Trägerstruktur dann eine abgesenkte Montagebasis für das Sensormodul haben kann.
Halter und andere Komponenten des Sensormoduls oder von sonstigen Fahrzeugelementen, die zur Realisierung eines autonomen Fahrens erforderlich sind, können ebenfalls in das Dach integriert sein. Das Sensormodul selbst kann zum Schutz mit einem Deckel oder einer Kappe versehen sein, der bzw. die Bestandteil der Dachhaut sein kann und die Erstkontaktebene definieren kann. Bei einer speziellen Ausführungsform des Daches nach der Erfindung ist das Sensormodul von der Dachhaut überdeckt, die dann einen Schutz für das Sensormodul bildet. Die Dachhaut kann einstückig oder mehrteilig ausgeführt sein.
Die obere Begrenzungsfläche des Sensormoduls ist vorzugsweise rechtwinkelig zur Referenz-Dacheindrückebene maximal etwa 12,5 cm, das heißt etwa 5 Inch ausgestellt. Die Erstkontaktebene und die Referenz-Dacheindrückebene haben also vorzugsweise einen Maximalabstand von 12,5 cm. Das im weitesten Sinne einen Dachaufbau bildenden Sensormodul ragt damit nur geringfügig über eine Basisdachlinie hinaus, die eine virtuelle Linie darstellt, die die Dachlinie eines Daches ohne Sensormodul bilden würde.
Das Sensormodul ist insbesondere integrierter Bestandteil des Daches nach der Erfindung und von der beispielsweise einstückig oder mehrteilig ausgebildeten Dachhaut überdeckt. Damit der Umfeldsensor die Fahrzeugumgebung bzw. das Fahrzeugumfeld erfassen kann, ist die Dachhaut zweckmäßigerweise mit einem Sichtfenster für den Umfeldsensor ausgebildet, das zumindest für die von dem Umfeldsensor genutzten Wellenlängen transparent ist, beispielsweise für einen Wellenlängenbereich zwischen 200 nm und 2000 nm und auch für Radarstrahlung.
Das Material der Dachhaut kann auch so ausgewählt sein, dass es für die geforderten Wellenlängenbereiche durchlässig ist, so dass auf ein separates Sichtfenster bzw. einen separaten Sichtfensterbereich verzichtet werden kann.
Das Dach nach der Erfindung kann ein reines Festdach sein oder auch mit einem Dachöffnungssystem versehen sein, das ein Deckelelement umfasst, mittels dessen eine Dachöffnung wahlweise geöffnet oder geschlossen werden kann.
Insbesondere ist das Dach nach der Erfindung ein Dach eines Personenkraftwagens.
Die Erfindung hat auch ein Kraftfahrzeug mit einem Dach der vorstehend beschriebenen Art zum Gegenstand.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar. Ausfiihrungsbeispiele eines Personenkraftwagens mit einem Dach nach der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
Figur 1 eine Vorderansicht eines Fahrzeugs mit einem Dach nach der Erfindung; Figur 2 eine Seitenansicht des Fahrzeugs; Figur 3 einen Schnitt durch das Dach des Fahrzeugs im Bereich eines Dachseitenholms;
Figur 4 einen Schnitt durch das Dach im Bereich eines vorderen Windlaufs;
Figur 5 eine perspektivische Ansicht eines vorderen linken Dachabschnitts einer alternativen Ausführungsform eines Fahrzeugdaches nach der Erfindung;
Figur 6 einen Schnitt durch das Fahrzeugdach nach Figur 5 im Bereich eines Sensormoduls;
Figur 7 eine perspektivische geschnittene Ansicht einer weiteren Ausfuhrungs- form eines Fahrzeugdachs nach der Erfindung im Bereich eines Sensormoduls; und
Figur 8 einen Schnitt durch das Fahrzeugdach im Bereich des Sensormoduls.
In den Figuren 1 bis 4 ist ein als Personenkraftwagen ausgebildetes Kraftfahrzeug 10 dargestellt, das eine eine Rohbaustruktur darstellende Fahrzeugkarosserie 12 aufweist, an der ein Fahrzeugdach 14 angeordnet ist. Das Fahrzeugdach 14 umfasst ein Dachmo- dul 16, das als so genanntes Roof Sensor Module (RSM) ausgebildet ist und somit mit einer Sensorik versehen ist, die ein autonomes Fahren des Kraftfahrzeugs 10 ermöglicht.
Das Dachmodul 16, das insbesondere den Figuren 3 und 4 zu entnehmen ist, umfasst eine einen Trägerrahmen bildende Träger Struktur 18 und eine ein Festdachelement bildende, gegebenenfalls teilweise transparent ausgebildete Dachhaut 20, die eine Dachaußenhaut bildet. Des Weiteren ist das Dachmodul 16 mit vier Sensormodulen 22 versehen, welche jeweils einen Umfeldsensor 24 umfassen, mittels dessen zur Realisierung des autonomen Fahrens des Kraftfahrzeugs 10 die Fahrzeugumgebung erfasst werden kann. Durch Auswertung der Messsignale der Umfeldsensoren 24 mittels einer Steuereinrichtung des Kraftfahrzeugs 10 ist damit eine jeweilige Verkehrssituation ermittelbar, so dass sich das Kraftfahrzeug 10 autonom an die Verkehrssituation anpassen und entsprechend verhalten kann. Die Sensormodule 22 sind jeweils in einem Eckbereich des Dachmoduls 16 angeordnet und integraler Bestandteil desselben. Zudem sind die Sensormodule 22 jeweils von der Dachhaut 20 überdeckt.
Die Umfeldsensoren 24 der Sensormodule 22 können jeweils in vielfältiger Weise ausgebildet sein und beispielsweise einen LiDAR-Sensor, einen Radar-Sensor, eine Kamera (Mono-/Multi-/Multi-Fokal- und/oder Stereo-Kamera) und/oder einen sonstigen geeigneten Sensor umfassen.
Die Sensormodule 22 sind auf der Träger Struktur 18, das heißt auf dem Dachrahmen angeordnet und können jeweils über einen für die von den Umfeldsensoren benutzten Wellenlängen transparenten Fensterausschnitt 25 der Dachhaut 20 einen definierten Bereich der Fahrzeugumgebung überwachen.
Im Bereich der Sensormodule 22 bildet die Dachhaut 20 jeweils eine Erhebung aus, die jeweils durch die Bauhöhe der Sensormodule 22 bedingt ist.
Die Bauhöhe der Sensormodule 22 ist jeweils so gewählt, dass eine obere Begrenzungsfläche 26 zumindest weitgehend unterhalb einer Referenz-Dacheindrückebene 28 liegt. Die Referenz-Dacheindrückebene 28 ist eine virtuelle Ebene, die an einem dem betreffenden Sensormodul 22 zugeordneten Dachseitenholm 32 tangential anliegt und gegenüber einer horizontalen Ebene in Dachquerrichtung um einen Winkel a von 25° und in Dachlängsrichtung um einen Winkel ß von etwa 5° geneigt ist.
Die Bauhöhe der Sensormodule 22 ist zudem so gewählt, dass deren oberen Begrenzungsflächen 26 rechtwinkelig zu der Referenz-Dacheindrückebene maximal etwa 12,5 cm ausgestellt sind. Die oberen Begrenzungsflächen 26 der Sensormodule 22 liegen damit auch nur geringfügig über einer Basisdachlinie A. Die Basisdachlinie A ist eine Linie, die einer Dachlinie eines Fahrzeugdachs ohne Sensormodule entspricht, bei dem also keine sensormodulbedingten Erhebungen der Dachhaut ausgebildet wären.
Durch die niedrige Bauweise der Sensormodule 22, die großteilig unterhalb der Dacheindrückebenen 28 und 30 liegen, ist es möglich, das Fahrzeugdach 14 im Wesentlichen ohne zusätzliche Versteifungen auszuführen, da das Risiko, dass die Sensormodule 22 in einer Unfallsituation, in der sich das Kraftfahrtzeug 10 überschlägt, in Richtung eines Fahrzeuginnenraums gedrückt werden, gering ist.
In den Figuren 5 und 6 ist ein Fahrzeugdach 14' dargestellt, das auf einer Fahrzeugkarosserie angeordnet ist und ein Dachmodul 16 umfasst, das als so genanntes Roof Sensor Module (RSM) ausgebildet ist und somit eine Sensorik aufweist, die ein autonomes Fahren des Fahrzeugs 10 ermöglicht.
Wie auch die Ausführungsform nach den Figuren 1 bis 4, umfasst das Fahrzeugdach 14' vier Sensormodule 22, die in den Eckbereichen des Dachmoduls 16 angeordnet sind und jeweils einen Umfeldsensor 24 umfassen, mittels dessen zur Realisierung des autonomen Fahrens des Kraftfahrzeugs die Fahrzeugumgebung erfasst werden kann. Die Sensormodule 22, die integraler Bestandteil des Dachmoduls 16 sind, sind jeweils hinter einer Stufe 40 der Dachhaut 20 angeordnet und von der Dachhaut 20 überdeckt. Die eine Erhebung darstellende Stufe 40 ist durch die Bauhöhe der Sensormodule 22 bedingt.
Auch bei der Ausführungsform nach den Figuren 5 und 6 können die Umfeldsensoren 24 der Sensormodule 22 in vielfältiger Weise ausgebildet sein und beispielsweise einen LiDAR-Sensor, einen Radar-Sensor, eine Kamera und/oder einen sonstigen geeigneten Sensor umfassen. Die Sensormodule 22 sind jeweils auf einer nicht näher dargestellten Trägerstruktur angeordnet, die von einem Dachrahmen gebildet ist, der Bestandteil des Dachmoduls 16 ist.
Die Bauhöhe der Sensormodule 22 und die daraus resultierende Stufe 40 der Dachhaut 20 sind so gewählt, dass eine obere Begrenzungsfläche 26 des betreffenden Sensormoduls 22 und auch die Dachhaut 20 unterhalb einer Referenz-Dacheindrückebene 28 liegt, welche eine virtuelle Ebene ist, die an einem dem betreffenden Sensormodul 22 zugeordneten Dachseitenholm 32 tangential anliegt und gegenüber einer horizontalen Ebene in Dachquerrichtung um einen Winkel von 25° und in Dachlängsrichtung um einen Winkel von 5° geneigt ist. Wie Figur 6 zu entnehmen ist, hat die Dachhaut 20 einen Erstkontaktpunkt 44, der im Bereich des Sensormoduls 22 an der Stufe ausgebildet ist und rechtwinkelig zu der Referenz-Dacheindrückebene 28 einen Abstand d von 16 mm hat. Der Erstkontaktpunkt 44 definiert eine Dachhaut-Erstkontaktebene, die parallel zu der Referenz-Dacheindrückebene 28 ausgerichtet ist und unterhalb von der Referenz-Dacheindrückebene 28 liegt. Die eigentliche Erstkontaktebene, in der bei einem Crashtest ein Prüfstempel, der parallel zur Referenz-Dacheindrückebene 28 angenähert wird, Kontakt mit dem betreffenden Fahrzeug aufnimmt, fällt mit der Referenz-Dacheindrückebene 28 zusammen.
In den Figuren 7 und 8 ist ein Fahrzeugdach 14" dargestellt, das ebenfalls ein Dachmodul 16 umfasst, welches als Roof Sensor Module (RSM) ausgebildet ist.
Auch das Fahrzeugdach 14" umfasst in seinen Eckbereichen jeweils ein Sensormodul 22 mit mindestens einem Umfeldsensor 24 zur Erfassung des Fahrzeugumfelds. Im Bereich des Sensormoduls 22 bildet eine Dachhaut 20 einen Höcker 42 aus, der das Sensormodul 22 überdeckt. Der Höcker 42 der Dachhaut 20 bildet einen oberen Gehäuseabschnitt des Sensormoduls 22 und ist damit Bestandteil des Sensormoduls 22, das auf einer Trägerstruktur 18 angeordnet ist, die Bestandteil des Dachmoduls 16 ist.
Der Höcker 42 der Dachhaut 20 bildet bei einem Crashtest einen Erstkontaktpunkt 44 aus, der eine Erstkontaktebene E definiert, die parallel zu einer Referenz- Dacheindrückebene 28 ausgebildet ist, die tangential an einem Dachseitenholm 32 anliegt und gegenüber einer horizontalen Ebene in Dachquerrichtung um einen Winkel von 25° und in Dachlängsrichtung um einen Winkel von 5° geneigt ist. Die Erstkontaktebene E hat von der Referenz-Dacheindrückebene 28 einen Abstand von 38 mm. Bezugszeichenliste
10 Kraftfahrzeug
12 Fahrzeugkarosserie 14 Fahrzeugdach
16 Dachmodul
18 Träger Struktur
20 Dachhaut
22 Sensormodul 24 Umfeldsensor
25 Fensterausschnitt
26 Begrenzungsfläche
28 Dacheindrückebene
32 Dachseitenholm 34 Dachquerholm
38 Verstärkung
40 Stufe
42 Höcker
44 Erstkontaktpunkt

Claims

Patentansprüche
1. Dach für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Personenkraftwagen, umfassend eine Träger Struktur (18), eine Dachhaut (20), die die Trägerstruktur (18) zumindest bereichsweise überdeckt, Dachseitenholme (32), die Bestandteil einer Fahrzeugkarosserie (12) sind, sowie mindestens ein Sensormodul (22) mit einem Umfeldsensor (24) zur Erfassung eines Fahrzeugumfelds, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensormodul (22) auf der Trägerstruktur (18) angeordnet ist und großteilig unterhalb einer Referenz-Dacheindrückebene (28) liegt, die an einem der Dachseitenholme (32) tangential anliegt und gegenüber einer horizontalen Ebene in Dachquerrichtung um einen ersten Winkel (oc) und in Dachlängsrichtung um einen zweiten Winkel (ß) geneigt ist.
2. Dach nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Winkel (a) zwischen 20° und 30° liegt und insbesondere etwa 25° beträgt.
3. Dach nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Winkel (ß) zwischen 2° und 10° liegt und insbesondere etwa 5° beträgt.
4. Dach nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensormodul (22) von der Dachhaut (20) überdeckt ist.
5. Dach nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Begrenzungsfläche (26) des Sensormoduls (22) rechtwinklig zu der Referenz- Dacheindrückebene (28) maximal etwa 12,5 cm ausgestellt ist.
6. Dach nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerstruktur (18) im Bereich des Sensormoduls (22) abgesenkt ist.
7. Dach nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dachhaut (20) ein Sichtfenster für den Umfeldsensor bildet.
8. Kraftfahrzeug, umfassend ein Dach nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
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